UHMWPE旋盤加工品｜高耐摩耗・低摩擦樹脂部品

UHMWPE（超高分子量ポリエチレン）丸棒から、φ34×φ20×24.5mmの部品を旋盤加工で製作した事例です。高耐摩耗・低摩擦・耐衝撃といった素材特性を活かし、精密な内外径加工に対応しています。

この記事の要点

• 素材名と特徴：UHMWPE（超高分子量ポリエチレン）の特性
• 加工方法：旋盤で行う精密切削加工の技術ポイント
• 加工上の課題と対策：切削熱・切りくず・寸法変化への具体的な対応策
• 用途・業界例：食品機械・搬送装置・医療設備・水処理装置などで利用
• 関連リンク：UHMWPE加工品の一覧ページ、UHMWPE旋盤加工品の一覧ページ、UHMWPE樹脂の素材解説ページ、お見積り・加工ご相談フォーム

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超高分子量ポリエチレン旋盤加工の加工内容と加工方法の詳細

本製品は、白色UHMWPE丸棒材φ35から卓上旋盤（ベンチレース）で精密切削した特注部品です。外形寸法はφ34×φ20(+0.05〜+0.1)×24.5mmで、段差形状と内径加工を含む複雑形状を高精度で仕上げています。UHMWPEは分子量100〜700万クラスのスーパーエンジニアリングプラスチックで、優れた耐摩耗性・自己潤滑性・耐衝撃性を持ちますが、加工には専門技術が必要です。

超高分子量ポリエチレン旋盤加工工程ステップ

1. 図面解析と加工計画：PDF図面を詳細に解析し、寸法公差・形状・表面粗さなどの要求事項を確認。最適な加工手順と使用工具を選定します。
2. 材料準備とセッティング：φ35の白色UHMWPE丸棒材を卓上旋盤のチャックに確実に固定します。
3. 前面加工（端面切削）：ワーク前面を平坦に切削して基準面を作成します。
4. 外径粗加工及び仕上げ加工：バイトでφ34mm近傍まで粗切削後、φ34mmに精密仕上げします。切削速度と送り速度を最適化して表面粗さと寸法精度を確保します。
5. 段加工：外径φ34からφ26(-0.05〜0)に落として長さ22mmの段を形成します。先端2.5mmはφ34のまま残し、段差部の直角度を確保します。
6. 内径加工（中ぐり加工）：専用の中ぐりバイトで内径φ20(+0.05〜+0.1)を精密加工します。外径加工以上に慎重な工具選定と切削条件設定が必要です。
7. 糸面取り加工：各部の角を糸面取り（C面取り）してエッジを除去し、安全性を高めます。
8. 長さ仕上げ加工：後面を切削して長さ24.5mmに精密仕上げし、出たエッジも糸面取りします。
9. 最終検査と品質確認：マイクロメーター・ノギスで寸法測定し、表面キズ・バリの外観検査をクリアしたものを出荷します。

超高分子量ポリエチレン切削加工で注意すべきポイント

• 切削速度の最適化：融点約135℃と低いため、過度な切削速度は変形・溶融を招きます。材料特性に応じて切削速度を50〜150m/minの範囲で調整します。
• 鋭利な工具の使用：切れ味の鈍い工具は寸法精度低下・表面粗さ悪化を招きます。ハイスバイトや超硬バイトなど鋭利な刃先を使用し、定期的に交換します。
• 適切なすくい角の設定：バイトのすくい角は15〜20度が適切です。大きすぎると刃先強度が低下し、小さすぎると切削抵抗増大とワーク変形リスクが高まります。
• ワークの確実な固定：チャックの締め付けが強すぎると変形します。適度な固定力で保持し、必要に応じてセンター押しや芯押し台を使用します。
• 切りくずの適切な処理：切りくずは長く連続しやすく工具や回転部に絡みつく危険があります。切りくずブレーカーの使用と手動除去で安全を確保します。
• 冷却と潤滑の管理：通常は乾式切削で加工可能ですが、連続加工・高精度加工ではエアブローによる冷却が効果的です。
• 加工後の寸法変化への配慮：内部応力の解放により加工後に微小な寸法変化が生じる場合があります。高精度品は粗加工後に一定時間放置してから仕上げ加工を行います。
• 線膨張係数への注意：線膨張係数は1.3〜2.0×10^-4/℃と金属の約10倍です。室温での寸法測定を徹底します。

本製品で使用した超高分子量ポリエチレンについて

本製品には白色のUHMWPE丸棒材を使用しています。通常のポリエチレンの分子量2〜30万に対し、分子量100〜700万クラスの特殊グレードで、スーパーエンジニアリングプラスチックに分類されます。タイバー、ニューライト、ウルモラ、ソリジュール、U-PE、サンモラー、サンフリックなどの商品名でも流通しており、白色・緑色・黒色の基本グレードのほか、導電性グレード（黒色）、帯電防止グレード（黒色）、耐摩耗グレード（黄色・緑色）など用途別バリエーションが豊富です。

詳しい素材特性や種類、物性値については、当社の素材解説ページ「超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)素材情報」をご覧ください。

超高分子量ポリエチレンの特性と優位性

UHMWPEは極めて長い分子鎖を持つことにより、他のプラスチック材料では実現できない優れた特性を発揮します。

• 最高レベルの耐衝撃性：プラスチック中でも突出した耐衝撃性を持ち、-100℃〜+80℃の広い温度範囲で安定した性能を維持します。
• 卓越した耐摩耗性：金属や他の樹脂と比較して優れた耐摩耗性を持ち、摺動部品として長期間使用できます。
• 優れた自己潤滑性：摩擦係数が低く無給油での使用が可能で、動力損失の低減や騒音防止にも貢献します。
• 優れた耐薬品性と食品安全性：多くの酸・アルカリ・有機溶剤に耐性を持ち、食品衛生法に適合するため食品接触用途にも対応可能です。
• 軽量性：比重0.93〜0.95で、アルミニウムの約1/3、鉄の約1/8の軽さです。
• 極低温での使用可能性：-100℃の環境でも脆性破壊せず、極低温用途にも適しています。
• 低吸水性：吸水率が極めて低く、水分による寸法変化や性能低下がほとんどありません。

超高分子量ポリエチレンの主要物性値

超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）の主要物性値一覧（ASTM規格準拠の代表値）

物性項目	単位	試験方法	代表値
基本物性
比重（密度）	–	ASTM D792	0.93〜0.95
分子量	万	–	100〜700
外観	–	–	白色半透明〜不透明
機械的特性
引張強度（破断点）	MPa	ASTM D638	38〜42
破断時伸び	%	ASTM D638	400〜530
引張弾性率	MPa	ASTM D638	700〜900
アイゾット衝撃強度（ノッチ付）	J/m	ASTM D256	破断せず
ロックウェル硬度	–	ASTM D785	R40〜R50
動摩擦係数	–	–	0.10〜0.20
熱的特性
融点	℃	DSC	135〜136
連続使用温度	℃	–	-100〜+80
荷重たわみ温度（1.81MPa）	℃	ASTM D648	43〜49
線膨張係数	×10-5/℃	ASTM D696	13〜20
電気的特性
体積抵抗率	Ω・cm	ASTM D257	>1016
絶縁破壊強さ	kV/mm	ASTM D149	28
誘電率（1MHz）	–	ASTM D150	2.3
化学的特性
耐酸性	–	ASTM D543	優良（酸化性酸を除く）
耐アルカリ性	–	ASTM D543	優良
耐溶剤性	–	ASTM D543	良好（80℃以下）
吸水率（24時間）	%	ASTM D570	<0.01

※上記数値は代表的な測定値であり、保証値ではありません。設計時は材料メーカーのデータシートをご確認ください。

超高分子量ポリエチレンと他素材との比較表と優位性分析

UHMWPEを他の樹脂素材・金属素材と比較することで、その優位性が明確になります。

凡例： ■ UHMWPE（対象樹脂） ■ 他樹脂① ■ 他樹脂② ■ 金属① ■ 金属②

比較表から見る超高分子量ポリエチレンの優位点

• 圧倒的な軽量性：ステンレス鋼の約1/8、アルミニウムの約1/3の軽さで、搬送装置や可動部の軽量化・省エネ化に貢献します。
• 耐摩耗性と低摩擦の両立：非常に低い摩擦係数と高い耐摩耗性により、無給油で長期間の使用が可能です。
• 優れた耐薬品性：薬品環境下でも性能が安定し、化学プラントや設備用途に適しています。
• 極低温対応：-100℃でも性能を維持でき、冷凍設備や極低温機器にも対応可能です。
• 低吸水による寸法安定性：水中・高湿度環境でも安定した精度を維持します。
• コストパフォーマンス：金属材料と比較してコストを抑えつつ、耐摩耗・軽量特性を両立できます。

超高分子量ポリエチレンの長所と短所の分析

UHMWPEの長所（優れた特性）と短所（注意すべき特性）の一覧

長所（優れた特性）	短所（注意すべき特性）
◆ プラスチック中最高の耐衝撃性 -100℃〜+80℃の広い温度範囲でポリカーボネート（PC）を上回る靭性を維持。落下・衝撃が予想される用途に最適。	× 耐熱性が比較的低い 連続使用温度は約80℃まで。融点135℃と低く、熱変形温度も約45℃のため高温環境には不向き。
◆ 卓越した耐摩耗性と自己潤滑性 炭素鋼の約10倍の耐摩耗性。摩擦係数0.05〜0.15とフッ素樹脂に次ぐ優れた滑り性で無給油での連続使用が可能。	× 線膨張係数が大きい 約1.3×10-4/℃と金属の約10倍。温度変化のある環境ではクリアランス設計時の配慮が必要。
◆ 優れた耐薬品性 ほとんどの酸・アルカリ・有機溶剤に耐性あり（酸化性酸を除く）。食品衛生法適合で食品接触用途にも対応。	× 接着が困難 表面エネルギーが低いため一般的な接着剤は使用不可。機械的な嵌合や溶着による接合が必要。
◆ 極低温での使用可能 -100℃でも脆性破壊せず柔軟性と強度を維持。一部グレードでは液体窒素温度（-196℃）での使用実績もあり。	× クリープ特性がある 長期荷重下では変形が徐々に進行。構造部材として使用する場合は応力を低めに設定する必要あり。
◆ 極めて低い吸水性 吸水率0.01%以下で寸法変化・物性低下がほとんどなく、水中や高湿度環境でも安定した性能を発揮。	× 成形加工が困難 高い粘度により射出成形・押出成形が難しく、一般的には切削加工や圧縮成形で製品化される。
◆ 軽量性 比重0.93〜0.95とステンレス鋼の約1/8、アルミニウムの約1/3の軽量性で機器の軽量化・省エネに貢献。	× 剛性が低い 引張弾性率700〜900MPaと金属・エンジニアリングプラスチックと比較して低く、高剛性が必要な構造部材には不向き。

超高分子量ポリエチレン加工でよくあるトラブルと当社の対策

UHMWPE切削加工では、切削熱の管理・切りくず処理・加工後の寸法変化の3点が特に重要です。

UHMWPE切削加工における主なトラブルと当社の対策

トラブル内容	主な原因	当社の対策
加工中のワーク変形	切削熱蓄積による材料の軟化。過度な切削速度・送り速度。	切削条件の最適化（切削速度50〜150m/min）とエアブローによる冷却。断続的な加工で熱蓄積を防止。
表面粗さの悪化	工具の切れ味低下。不適切な切削速度・送り速度。切りくずの再付着。	鋭利な超硬バイトの定期交換。仕上げ加工での低送り速度（0.05〜0.1mm/rev）採用。
寸法精度の低下	加工中の熱変形。内部応力の解放による加工後の寸法変化。	粗加工後の放置時間確保（応力解放）。仕上げ代の適切な設定（0.3〜0.5mm程度）と室温での寸法測定を徹底。
切りくずの絡みつき	材料の柔軟性により切りくずが長く連続し、工具や回転部に巻きつく。	適切な切りくずブレーカーの使用。加工中のこまめな切りくず除去と安全カバーの設置。
内径加工での真円度不良	中ぐりバイトのたわみ。内部応力による加工後の変形。	剛性の高い中ぐりバイトの選定。粗加工から仕上げまで切り込み量を分散し、複数回の測定と微調整で精度確保。
バリの発生	工具の切れ味不足。出口側での材料の引きちぎれ。	鋭利な工具と適切な逃げ角（5〜10度）の設定。出口側へのバックアッププレート配置と丁寧な面取り加工。

UHMWPEの加工でお困りのことがございましたら、豊富な加工実績を持つ当社にお気軽にご相談ください。

当社の超高分子量ポリエチレン加工が活躍する分野

UHMWPEの優れた耐摩耗性・自己潤滑性・耐衝撃性・耐薬品性を活かし、様々な産業分野向けの精密切削加工部品を製造しています。

• 搬送・物流機器分野：コンベアガイド、チェーンガイド、ローラーなどの摺動部品に使用され、無給油での長期運用に貢献します。
• 食品機械分野：カッティングボードやガイド部品などに使用され、食品衛生適合と耐摩耗性を両立します。
• 化学プラント分野：バルブシートやポンプ部品など、耐薬品性が求められる環境で使用されます。
• 医療・設備分野：低摩擦・耐衝撃特性を活かし、各種機構部品として採用されています。
• 水処理・環境設備分野：耐水性・耐薬品性を活かし、水中機器や設備部品として使用されます。

主な加工実績分野

よくあるご質問（FAQ）

Q1. 超高分子量ポリエチレン加工の最小ロット数は何個からですか？

A1. 1個から対応可能です。試作品や小ロット生産にも柔軟に対応いたします。図面をお送りいただければ、数量に関わらずお見積りいたします。

Q2. 納期はどのくらいかかりますか？

A2. 標準的な部品で5〜7日程度です。複雑な形状・高精度加工や特殊サイズの材料手配が必要な場合は、別途ご相談させていただきます。お急ぎの場合もご相談ください。

Q3. 図面がなくても加工依頼できますか？

A3. 現物サンプルやスケッチからの図面作成サポートも可能です。ただし、精密加工の場合は寸法公差や表面粗さなどを明確にした図面をご用意いただくことを推奨します。

Q4. 超高分子量ポリエチレンにはどのような色がありますか？

A4. 基本グレードには白色（ナチュラル）、緑色、黒色があります。その他に導電性・帯電防止グレード（黒色）、耐摩耗グレード（黄色・緑色）なども用意しており、用途に応じて最適なグレードをご提案いたします。

Q5. 食品に接触する部品に使用できますか？

A5. はい、使用できます。UHMWPEは食品衛生法に適合しており、食品に直接接触する用途にも安心してご使用いただけます。

Q6. 旋盤加工以外の加工方法にも対応していますか？

A6. はい、マシニング加工、フライス加工、穴あけ加工（ボール盤加工）、切断加工、タップ加工など、各種切削加工に対応しています。

Q7. 加工可能なサイズの制限はありますか？

A7. 旋盤加工では最大φ400mm程度、マシニング加工では700mm×400mm程度まで対応可能です。それ以上のサイズは協力工場ネットワークを活用して対応できる場合がありますので、ご相談ください。

Q8. 材料は支給と御社手配のどちらでも対応できますか？

A8. どちらにも対応可能です。当社での手配の場合、主要サイズは在庫しており短納期対応が可能です。材料支給の場合は、加工に適した材質・サイズかどうか事前にご相談ください。

Q9. 寸法公差はどこまで対応できますか？

A9. 一般的な精度は±0.1mm程度ですが、高精度加工では±0.05〜0.02mmまで対応可能です。UHMWPEは線膨張係数が大きいため、厳しい公差の場合は使用温度環境を考慮した設計が必要です。

Q10. 表面処理や二次加工は可能ですか？

A10. 表面エネルギーが低いため、一般的なメッキや塗装は困難です。面取り・バリ取り・研磨などの機械的表面処理は対応可能です。導電性が必要な場合は導電性グレードをご利用ください。

Q11. 他の材料からの変更を検討していますが、アドバイスいただけますか？

A11. もちろんです。使用環境・要求性能・コスト目標などをお聞かせいただければ、最適な材料をご提案いたします。金属からの樹脂化、他樹脂からの変更いずれも多数の実績がございます。

Q12. 検査成績書や材料証明書は発行できますか？

A12. はい、検査成績書（寸法測定結果）の発行が可能です。材料証明書（ミルシート）が必要な場合はご注文時にお申し付けください。特殊な検査項目がある場合は別途ご相談ください。

お問い合わせから納品までの流れ

1. お問い合わせ・図面送付：お問い合わせメールフォームまたはFAX（0553-32-1502）でお問い合わせください。PDF図面・CADデータ（DXF、DWG、STEPなど）のほか、現物サンプルやスケッチにも対応します。
2. 図面確認と打ち合わせ：図面を詳細に確認し、不明点・注意事項があれば速やかにご連絡します。材料グレードや加工方法のアドバイスも行います。
3. お見積書の作成と提出：加工内容・材料・数量・納期を考慮し、通常1〜2営業日以内にご提出いたします。
4. ご注文書の受領：見積り内容にご納得いただけましたら、ご注文書（発注書）をFAXまたはメールでお送りください。正式受注後、製作に着手します。
5. 材料手配と加工準備：材料を手配し（在庫品は即日）、加工手順・工具・治具の準備を行います。
6. 精密切削加工の実施：熟練技術者が図面仕様に基づき卓上旋盤・マシニングセンターで精密加工を実施します。加工中も寸法管理を徹底します。
7. 品質検査と仕上げ：マイクロメーター・ノギスによる全数または抜取検査を実施し、バリ取り・清掃を行います。
8. 梱包と出荷：検査合格品を丁寧に梱包し、指定の配送方法でお届けします。検査成績書が必要な場合は同梱いたします。

まとめ

UHMWPE（超高分子量ポリエチレン）の旋盤加工は、材料特性を深く理解した専門技術が必要です。当社では長年の加工経験により、φ34×φ20(+0.05〜+0.1)×24.5mmといった複雑形状の精密部品を安定した品質で製造しています。UHMWPEは最高の耐衝撃性・卓越した耐摩耗性と自己潤滑性・優れた耐薬品性を持ち、軽量性（比重0.93〜0.95）・極低温使用（-100℃まで）・極めて低い吸水性（0.01%以下）が他材料にはない大きな優位性です。一方で耐熱性（連続使用80℃）・線膨張係数・接着性の課題も理解した上での適切な用途選定が重要です。

1個からの小ロット生産、標準納期5〜7日という当社の強みを活かし、試作開発から小ロット生産まで幅広くお応えしています。UHMWPE加工でお困りのことがございましたら、株式会社三森製作所にお気軽にご相談ください。

電話での問い合わせは 0553-33-6927 まで

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